SIM卡在手機(jī)中的主要作用
文章出處:http://www.sgrivertours.com 作者: 人氣: 發(fā)表時(shí)間:2012年02月23日
SIM卡作為智能卡的一種,其作用依舊被限定在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和加解密處理方面。
在移動(dòng)通訊初期沒有SIM卡的概念,當(dāng)時(shí)采用的是機(jī)號(hào)一體的方式(后來對(duì)于CDMA技術(shù)而言出現(xiàn)了機(jī)卡分離和機(jī)卡一體的說法,早期還沒有SIM卡的概念,也就無從談起機(jī)卡一體),需要通過燒號(hào)(從某種意義上講,就是把手機(jī)的某個(gè)存儲(chǔ)區(qū)寫入指定的數(shù)據(jù)內(nèi)容)才能把號(hào)碼和手機(jī)匹配起來。國(guó)內(nèi)早期的大哥大就是這種方式,后來的小靈通也曾經(jīng)采用這樣的方式。其缺點(diǎn)就是更換手機(jī)比較繁瑣,而且因?yàn)橛袩?hào)操作,所以孖機(jī)現(xiàn)象普及,手機(jī)被盜打猖獗。
所以就需要尋找一種能夠更安全的存儲(chǔ)載體,來儲(chǔ)存這些敏感信息,并且完成一定的加解密功能。
剛好在這個(gè)時(shí)候,智能卡技術(shù)開始成熟。所以人們很自然地希望能夠憑借智能卡來改進(jìn)原來移動(dòng)通訊中的安全缺陷。于是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)ETSI,就制定了一系列的關(guān)于SIM卡的標(biāo)準(zhǔn)。詳細(xì)描述了SIM卡中需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)內(nèi)容和格式,以及SIM卡在用戶使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)過程中應(yīng)該發(fā)揮的作用。
在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中SIM卡主要有三方面的作用:用戶身份鑒權(quán)、數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)、利用STK提供增值服務(wù)。
從外形看SIM卡分為大卡(ID-1卡,大小和信用卡一致),以及小卡(Plug-in卡,SIM卡上被沖孔切割下來的部分)。除了早期的手機(jī)支持大卡外,目前幾乎所有的手機(jī)只支持小卡。
GSM網(wǎng)絡(luò)的鑒權(quán)采用的是Comp128-1/2/3算法,也就是所謂的A3A8算法。而CDMA采用的是CAVE算法,3G網(wǎng)絡(luò)采用的是MILENAGE算法。雖然具體算法存在差異,但是鑒權(quán)過程大同小異,以Comp128為例主要的鑒權(quán)流程如下:
SIM卡鑒權(quán)流程
其中的國(guó)際移動(dòng)用戶唯一識(shí)別碼IMSI(International Mobile Subscriber Indentity)和密鑰Ki是需要安全存儲(chǔ)的保密數(shù)據(jù),如果IMSI和Ki泄漏,那么這張SIM卡就算被破譯了,通常對(duì)于采用Comp128-1算法的SIM卡大約需要3-10個(gè)小時(shí)就可以通過碰撞攻擊的方式破譯,而對(duì)于Comp128-2/3算法目前還沒有什么有效的破譯手段。
鑒權(quán)時(shí)從網(wǎng)絡(luò)端生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)RAND,利用SIM卡中存儲(chǔ)的IMSI和Ki計(jì)算出鑒權(quán)結(jié)果SRES以及通話加密密鑰Kc,如果SIM卡計(jì)算的SRES和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的SRES相同,則鑒權(quán)成功。因?yàn)槭謾C(jī)用戶可以漫游,所以參與鑒權(quán)的主要網(wǎng)絡(luò)單元包括訪問地注冊(cè)中心VLR(Visited Location Register)、移動(dòng)交換中心MSC(Mobile Switching Center)、歸屬地注冊(cè)中心HLR(Home Location Register)、鑒權(quán)中心AuC(Authentication Center)。
在手機(jī)開機(jī)的時(shí)候,首先要讀取SIM卡中存儲(chǔ)的一系列服務(wù)信息,然后進(jìn)行登網(wǎng)鑒權(quán),如果鑒權(quán)成功則會(huì)顯示當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商的名稱,這時(shí)用戶就可以進(jìn)行正常的操作了。為了防止用戶在登網(wǎng)之后拔掉SIM卡,手機(jī)在一定時(shí)間間隔內(nèi)會(huì)發(fā)送一條查詢指令,察看目前SIM卡的狀態(tài),一旦發(fā)現(xiàn)SIM卡沒有回送正確的應(yīng)答,那么就切斷和網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系,提示插入SIM卡。有些SIM卡和手機(jī)之間因?yàn)槠ヅ涞膯栴},明明SIM卡在手機(jī)中插的好好的也會(huì)提示“插入SIM卡”,就是因?yàn)槭謾C(jī)在查詢期間沒有得到正確的SIM卡應(yīng)答。
下圖描述了SIM卡中存儲(chǔ)的主要文件內(nèi)容,其中SMS是短信息文件,ADN是電話簿文件。其他文件含義在ETSI 11.11規(guī)范中都有詳細(xì)的定義。
SIM卡文件內(nèi)容簡(jiǎn)圖